由於工作上的需求需要使用java和c++互調實現功能，所以要對jni進行深入研究，故此入坑。已經很久沒有寫介面佈局這方面的了，對於android開發來講，更加偏向於前端，不知道是好是壞...
JNI是什麼
JNI全程Java Native Interface，意為Java本地呼叫，它允許Java程式碼和其他語言寫的程式碼進行互動，簡單的說，一種在Java虛擬機器控制下執行程式碼的標準機制。 可以用它實現java和c語言互調。對於初學者來講，很容易吧jni和ndk的概念搞混淆（當然也可能只有博主一個人o(╯□╰)o），那jni和ndk的區別到底是什麼？
NDK是什麼
Android NDK（Native Development Kit ）是一套工具集合，允許你用像C/C++語言那樣實現應用程式的一部分。 簡單的說，NDK其實多了一個把.so和.apk打包的工具，而JNI開發並沒有打包，只是把.so檔案放到檔案系統的特定位置。可以將NDK看做是Google提供的一個打包工具，方便開發者使用，有了這個工具，我們只需要關注程式碼的具體實現，而不需要關注如何編譯動態連結庫。
上手之前
先看看jni中的資料型別：
函式操作（只列出了一些常用的）：
| 函式 | Java資料型別 | 本地型別 | 函式說明 |
|---|---|---|---|
| GetBooleanArrayElements | boolean | jboolean | 需要呼叫ReleaseBooleanArrayElements 釋放 |
| GetByteArrayElements | byte | jbyte | 需要呼叫ReleaseByteArrayElements 釋放 |
| GetCharArrayElements | char | jchar | 需要呼叫ReleaseShortArrayElements 釋 |
| GetObjectArrayElement | 自定義物件 | jobject | |
| SetObjectArrayElement | 自定義物件 | jobject | |
| NewArray | 建立一個指定長度的原始資料型別的陣列 | ||
| NewStringUTF | jstring型別的方法轉換 | ||
| DeleteLocalRef | 刪除 localRef所指向的區域性引用 | ||
| DeleteGlobalRef | 刪除 globalRef 所指向的全域性引用 | ||
| GetMethodID | 返回類或介面例項（非靜態）方法的方法 ID。方法可在某個 clazz 的超類中定義，也可從 clazz 繼承。該方法由其名稱和簽名決定。 GetMethodID() 可使未初始化的類初始化。要獲得建構函式的方法 ID，應將 作為方法名，同時將void (V) 作為返回型別。 | ||
| GetStaticMethodID | 呼叫靜態方法 | ||
| CallVoidMethod | 呼叫例項方法 | ||
| CallMethod |
天才第一步，Hello World來一個
首先得有ndk的環境，環境配置很簡單，博主就不在這裡演示了。直接新建一個工程，勾選上c++支援：
然後看看Android Studio給我們生成了什麼：
#####初識cmake
- cmake是什麼：脫離 Android 開發來看，c/c++ 的編譯檔案在不同平臺是不一樣的。Unix 下會使用
makefile檔案編譯，Windows 下會使用project檔案編譯。而CMake則是一個跨平臺的編譯工具，它並不會直接編譯出物件，而是根據自定義的語言規則（CMakeLists.txt）生成 對應makefile或project檔案，然後再呼叫底層的編譯。 - 和ndk的區別：在 Android Studio 2.2 之後你有2種選擇來編譯你寫的 c/c++ 程式碼。一個是
ndk-build+Android.mk+Application.mk組合，另一個是CMake+CMakeLists.txt組合。這2個組合與Android程式碼和c/c++程式碼無關，只是不同的構建指令碼和構建命令。說白了，cmake就是ndk的替代者。
本文使用的是後者即cmake構建，這也是google官方主推的。
cmake工程和普通的工程相比就多了這三個地方，一個是CMakeLists.txt檔案，檔案內容如下：
cmake_minimum_required(VERSION 3.4.1)
add_library( # 生成的so庫名稱，此處生成的so檔名稱是libnative-lib.so
native-lib
# SHARED是動態庫，會被動態連結，在執行時被載入
# STATIC：靜態庫，是目標檔案的歸檔檔案，在連結其它目標的時候使用
# MODULE：模組庫，是不會被連結到其它目標中的外掛
SHARED
# 資源路徑是相對路徑，相對於本CMakeLists.txt所在目錄
src/main/cpp/native-lib.cpp )
# 從系統查詢依賴庫
find_library( # android系統每個型別的庫會存放一個特定的位置，而log庫存放在log-lib中
log-lib
# android系統在c環境下打log到logcat的庫
log )
# 配置庫的連結（依賴關係）
target_link_libraries( # 目標庫
native-lib
# 依賴於
${log-lib} )
複製程式碼註釋寫的很明確了，對於初學者，只需要注意的兩個地方是，第一處和第三處的名字必須是相同的，第二處只要你在cpp資料夾下新建了.cpp檔案，都需要在這裡申明一下，是不是有點像清單檔案的感覺。
關於cmake的具體使用，網上有很多教程，博主就不多說了。
cpp檔案分析
然後就是.cpp檔案裡的內容了：
#include <jni.h>
#include <string>
extern "C" JNIEXPORT jstring
JNICALL
Java_com_ndk_lingxiao_ndkproject_MainActivity_stringFromJNI(
JNIEnv *env,
jobject /* this */) {
std::string hello = "Hello from C++";
return env->NewStringUTF(hello.c_str());
}
複製程式碼一個一個分析。
- 首先前兩句是標頭檔案，沒什麼好說的。
- extern "C"主要作用就是為了能夠正確實現C++程式碼呼叫其他C語言程式碼 ，也就是相容c語言。
- JNIEXPORT 在Jni程式設計中所有本地語言實現Jni介面的方法前面都有一個"JNIEXPORT",這個可以看做是Jni的一個標誌，表示此函式是被jni呼叫的
- jstring 返回值型別是string型別的
- JNICALL 這個可以理解為Jni 和Call兩個部分，和起來的意思就是 Jni呼叫XXX（後面的XXX就是JAVA的方法名）
- Java_com_ndk_lingxiao_ndkproject_MainActivity_stringFromJNI，別看這玩意兒這麼長，他就是嚇唬你的，我相信人有所長，你一定比他長，不要被嚇到[]~(￣▽￣)~*。固定寫法Java_+類名全路徑+方法名，只是把類名的“.”替換為了下劃線""。很簡單的有木有。
- JNIEnv * env：這個env可以看做是Jni介面本身的一個物件，jni.h標頭檔案中存在著大量被封裝好的函式，這些函式也是Jni程式設計中經常被使用到的，要想呼叫這些函式就需要使用JNIEnv這個物件。例如：env->GetObjectClass()。
- jobject obj 有兩種情況，一種是可以看做Java類的一個例項化物件 ，如Hello hello = new Hello()，hello.method()，這時候的obj 就是hello。哎，一不小心又new了一個物件出來。一種是可以看做是java類的本身 ，如果method是靜態方法，它不是屬於一個物件的，而是屬於一個類的 ，這時候就代表Hello.class。
- std::string hello = "Hello from C++" 相當於stirng str = "Hello from C++"，但是c++的字串和java的字串不一樣，所以需要轉換一下再返回，所以通過env物件呼叫方法轉換為java能識別的env->NewStringUTF(hello.c_str())
cpp檔案也講完了，現在看看MainActivity裡的程式碼：
public class MainActivity extends AppCompatActivity {
static {
System.loadLibrary("native-lib");
}
@Override
protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
super.onCreate(savedInstanceState);
setContentView(R.layout.activity_main);
// Example of a call to a native method
TextView tv = (TextView) findViewById(R.id.sample_text);
tv.setText(stringFromJNI());
}
public static native String stringFromJNI();
}
複製程式碼只需要將一下那個靜態程式碼塊，loadLibrary的時候，本來生成的.so檔案為libnative-lib.so但是這裡沒有加是android studio會自動給我們加上去，如果這裡再加上就會重複，所以只需要填寫和CMakeLists.txt裡的命名相同就行了。
c語言裡列印Log
首先在module級的build.gradle里加入：
defaultConfig {
ndk{
ldLibs "gomp"
}
}
複製程式碼然後在cpp中加入如下的巨集定義：
#include <android/log.h>
#define LOG_TAG "NATIVE_LIB"
#define DEBUG
#define ANDROID_PLATFORM
#ifdef DEBUG
#ifdef ANDROID_PLATFORM
#define LOGD(...) ((void)__android_log_print(ANDROID_LOG_DEBUG, LOG_TAG, __VA_ARGS__))
#define LOGI(...) ((void)__android_log_print(ANDROID_LOG_INFO, LOG_TAG, __VA_ARGS__))
#define LOGW(...) ((void)__android_log_print(ANDROID_LOG_WARN, LOG_TAG, __VA_ARGS__))
#define LOGE(...) ((void)__android_log_print(ANDROID_LOG_ERROR, LOG_TAG, __VA_ARGS__))
#else
#define LOGD(fmt, ...) printf(fmt"\n", ##__VA_ARGS__)
#define LOGI(fmt, ...) printf(fmt"\n", ##__VA_ARGS__)
#define LOGW(fmt, ...) printf(fmt"\n", ##__VA_ARGS__)
#define LOGE(fmt, ...) printf(fmt"\n", ##__VA_ARGS__)
#endif
#else
#define LOGD(...)
#define LOGI(...)
#define LOGW(...)
#define LOGE(...)
#endif
複製程式碼搞定，這個是固定寫法，沒什麼好說的。
java呼叫C++方法
這個比較簡單，這裡就隨便提一下，首先我新建了一個Hello類，寫了兩個方法，android studio會提示是否生成方法：
生成方法之後我只加了兩句列印：
extern "C"
JNIEXPORT void JNICALL
Java_com_ndk_lingxiao_ndkproject_Hello_callStaticMethod(JNIEnv *env, jclass type, jint i) {
LOGD("im from static moethod C++ , value is : %d",i);
}
extern "C"
JNIEXPORT void JNICALL
Java_com_ndk_lingxiao_ndkproject_Hello_callInstanceMethod
(JNIEnv *, jobject, jint i){
LOGD("im from instance moethod C++ , value is : %d",i);
}
複製程式碼然後在相應的地方呼叫一下，我是在MainActivity中呼叫的：
然後看一下後面的重點，c++中呼叫java層的方法和修改java層的屬性。
方法簽名
在學習c++呼叫java方法時需要了解的是方法簽名，關於方法簽名，我覺得只要關注這兩個地方就行了：
- 什麼是方法簽名：方法簽名由方法名稱和一個引數列表（方法的引數的順序和型別）組成。
- 為什麼要用方法簽名：c語言中沒有方法過載這個概念，如果java中有兩個方法：long test(int n, String str, int[] arr) ，long test(String str) 。那麼沒有方法簽名來標註一下，編譯器不就懵逼了嘛(ノ｀Д)ノ。
下面有請方法簽名規則表開始表演：
| Java型別 | 簽名型別 |
|---|---|
| boolean | Z |
| byte | B |
| char | C |
| long | J |
| float | F |
| double | D |
| short | S |
| int | I |
| 類 | L全限定類名 |
| 陣列 | [全限定類名 |
上述中類的簽名規則是：”L+全限定類名+;”三部分組成，其中全限定類名以”/”分隔，而不是用”.”或”_”分隔。
比如剛剛說的那兩個方法：
- long test(String str) ：方法簽名為(Ljava/lang/String;)J ，括號裡的內容代表string括號後面是返回值型別簽名，J代表long型。
- long test(int n, String str, int[] arr) ：其方法簽名為(ILjava/lang/String;[I)J括號裡的內容分成三部分，之間沒有空格，即”I”,”Ljava/lang/String;”和”[I”，分別代表int,String,int[]
有迷妹私信我了：這麼複雜的嗎？有沒有簡單快捷的方法，每次都這麼麻煩，太浪費時間了吧！我的時間很寶貴的嚶嚶嚶，要是沒有我砍死你
很大方的(迫不得已)交出偷懶方法：
javap -s 類的.class路徑
複製程式碼可以說是很直觀了(逃)，博主用的as3.1，所以這個目錄在工程，目錄\module目錄\build\intermediates\classes\debug下面。得到方法簽名之後，就可以開始下面的操作了
C++呼叫Java靜態方法
在java中寫了一個這樣的方法：
public static void staticMethod(String data){
logMessage(data);
}
public static void logMessage(String data){
Log.d("hello", data);
}
複製程式碼我希望在cpp中呼叫staticMethod方法，該怎麼做呢？先貼程式碼：
extern "C"
JNIEXPORT void JNICALL
Java_com_ndk_lingxiao_ndkproject_Hello_callJavaStaticMethod(JNIEnv *env, jclass type) {
jclass clazz = NULL;
jmethodID method_id = NULL;
jstring str_log = NULL;
clazz = env->FindClass("com/ndk/lingxiao/ndkproject/Hello");
if (clazz == NULL){
LOGD("沒有發現該類");
return;
}
method_id = env->GetStaticMethodID(clazz,"staticMethod","(Ljava/lang/String;)V");
if (method_id == NULL){
LOGD("沒有發現該方法名");
return;
}
str_log = env->NewStringUTF("c++ 呼叫java的靜態方法");
env->CallStaticVoidMethod(clazz,method_id,str_log);
env->DeleteLocalRef(clazz);
env->DeleteLocalRef(str_log);
return ;
}
複製程式碼這裡如果對jvm虛擬機器比較瞭解的同學可能會更容易理解，博主正在瞭解中，所以假裝解釋一波，只是按照我自己的理解，來解釋，可能後面會改動(～￣▽￣)～ 。
首先定義了三個變數，然後使用env呼叫封裝好的方法FindClass，傳入類名全路徑，在jvm中如果有載入這個類，那麼就會返回我們的這個類。
接著是獲取方法的id，使用env呼叫GetStaticMethodID，第一個引數是方法所在的類，第二個是方法名，第三個是方法簽名。
然後使用env呼叫CallStaticVoidMethod，傳入類和方法和引數，完成對java層方法的呼叫。
最後不要忘記刪除引用，不然會發生記憶體洩漏。
C++呼叫Java例項方法
和靜態方法的區別就兩個地方，一個是GetStaticMethodID，一個是CallStaticVoidMethod：
extern "C"
JNIEXPORT void JNICALL
Java_com_ndk_lingxiao_ndkproject_Hello_callJavaInstanceMethod(JNIEnv *env, jobject instance) {
jclass clazz = NULL;
jmethodID method_id = NULL;
jstring str_log = NULL;
clazz = env->FindClass("com/ndk/lingxiao/ndkproject/Hello");
if (clazz == NULL){
LOGD("沒有發現該類");
return;
}
method_id = env->GetMethodID(clazz,"instanceMethod","(Ljava/lang/String;)V");
if (method_id == NULL){
LOGD("沒有發現該方法名");
return;
}
str_log = env->NewStringUTF("c++ 呼叫java的例項方法");
env->CallVoidMethod(instance,method_id,str_log); //clazz 改為instance
env->DeleteLocalRef(clazz);
env->DeleteLocalRef(str_log);
return ;
}
複製程式碼C++呼叫Java變數
首先在java類中定義一個變數：
public String name = "im is java";
複製程式碼然後貼上jni程式碼,主要方法是GetFieldID，第一個引數傳入變數所在類，第二個引數是變數名，第三個引數是簽名型別：
extern "C"
JNIEXPORT void JNICALL
Java_com_ndk_lingxiao_ndkproject_Hello_changeField(JNIEnv *env, jobject instance) {
jclass clazz = env->GetObjectClass(instance);
if (clazz == NULL){
return;
}
jfieldID jfieldID = env->GetFieldID(clazz,"name","Ljava/lang/String;");
if (jfieldID == NULL){
return;
}
jstring obj_str = (jstring) env->GetObjectField(instance,jfieldID);
if (obj_str == NULL){
return;
}
char* c_str = (char*) env->GetStringUTFChars(obj_str,JNI_FALSE);
const char new_char[40] = "changed from c";
//複製new_char的內容到c_str
strcpy(c_str,new_char);
jstring new_str = env->NewStringUTF(c_str);
LOGD("%s",new_char);
env->SetObjectField(instance,jfieldID,new_str);
env->DeleteLocalRef(clazz);
env->DeleteLocalRef(obj_str);
env->DeleteLocalRef(new_str);
return;
}
複製程式碼C++呼叫Java靜態變數
同理，靜態變數也沒啥好講的了，這裡就貼一下程式碼：
extern "C"
JNIEXPORT void JNICALL
Java_com_ndk_lingxiao_ndkproject_Hello_changeStaticField(JNIEnv *env, jclass type) {
jclass clazz = env->FindClass("com/ndk/lingxiao/ndkproject/Hello");
if (clazz == NULL){
return;
}
jfieldID jfieldID = env->GetStaticFieldID(clazz,"age","I");
if (jfieldID == NULL){
return;
}
int age = env->GetStaticIntField(clazz,jfieldID);
LOGD("%d",age);
jint change_int = 12;
env->SetStaticIntField(clazz,jfieldID,change_int);
env->DeleteLocalRef(clazz);
}
複製程式碼學習JNI，個人建議是在平常的工作中能用到的才去深入學習，因為這個東西只有實踐才有意義。關於如何在native中排查錯誤，可以使用ndk-stack工具，使用方法賊簡單，一個命令列的事兒，這裡就不說了。
本文demo的github地址：NdkDemo
參考連結：